Une nouvelle stratégie de scanning direct améliore la précision et la répétabilité
Les besoins spécifiques d’un client du secteur aérospatial ont abouti à la mise au point d’une stratégie de mesure innovante pour le scanning direct avec le Leica Absolute Tracker ATS600
Article technique - Leica Absolute Tracker ATS600, partie 1
Depuis le lancement du Leica Absolute Tracker ATS600, la fonctionnalité révolutionnaire de scanning direct a considérablement élargi le domaine d’application de cet instrument dans le contrôle métrologique. Des mesures auparavant irréalisables peuvent désormais être effectuées facilement et permettent d’atteindre des nouveaux sommets en matière d’assurance qualité d’éléments volumineux.
L’équipe Hexagon chargée des laser trackers a été contactée en 2022 par un grand industriel aéronautique qui souhaitait remplacer la méthode de mesure appliquée (tracker et réflecteurs) par le scanning direct avec l’ATS600. La procédure habituelle consistait à mesurer une liste de points de surface sur la pièce, puis à placer un réflecteur à chacun de ces endroits pour prendre des mesures. Les points étaient seulement enregistrés lorsque le réflecteur atteignait la coordonnée. La taille standard des pièces mesurées exigeait l’utilisation d’un échafaudage et d’un équipement de sécurité qu’il fallait repositionner à plusieurs reprises. Si l’équipe s’est tournée vers le scanning direct, c’est principalement en raison de cette procédure extrêmement chronophage.
L’entreprise voulait cependant s’assurer que la fonctionnalité de scanning direct de l’ATS600 répondait à ses hautes exigences de tolérance et vérifier que l’instrument offrait un niveau de précision satisfaisant dans l’inspection des pièces par rapport aux réflecteurs. C’est ainsi qu’une série de tests a été planifiée avec l’équipe Hexagon locale et un matériel de démonstration.
Lors des essais programmés, les premières mesures exécutées en parallèle avec un réflecteur et le scanning direct n’ont pas donné des résultats concordants. On a attribué cette variabilité à la qualité de la surface, qui était rayée et portait des marques du processus de fabrication en amont. Comme l’équipe locale y voyait plus un problème de variabilité que d’incapacité à atteindre le niveau de précision exigé, elle a demandé de l’aide aux spécialistes des laser trackers chez Hexagon en Suisse, où la gamme Absolute Tracker est conçue et fabriquée.
L’équipe a commencé à mettre au point une série d’expériences durant lesquelles une plaque d’acier brossé était mesurée à diverses distances (entre 2 et 15 mètres) et incidences (0° à 60°) par rapport à l’ATS600. La plaque a d’abord été mesurée avec un réflecteur de 1,5" aux distances et incidences définies, à l’aide de 21 points utilisés pour l’établissement du plan. Le scanning direct réalisé ensuite a présenté la même variabilité que celle constatée par l’équipe locale sur le site du client.
L’équipe Hexagon chargée des laser trackers a été contactée en 2022 par un grand industriel aéronautique qui souhaitait remplacer la méthode de mesure appliquée (tracker et réflecteurs) par le scanning direct avec l’ATS600. La procédure habituelle consistait à mesurer une liste de points de surface sur la pièce, puis à placer un réflecteur à chacun de ces endroits pour prendre des mesures. Les points étaient seulement enregistrés lorsque le réflecteur atteignait la coordonnée. La taille standard des pièces mesurées exigeait l’utilisation d’un échafaudage et d’un équipement de sécurité qu’il fallait repositionner à plusieurs reprises. Si l’équipe s’est tournée vers le scanning direct, c’est principalement en raison de cette procédure extrêmement chronophage.L’entreprise voulait cependant s’assurer que la fonctionnalité de scanning direct de l’ATS600 répondait à ses hautes exigences de tolérance et vérifier que l’instrument offrait un niveau de précision satisfaisant dans l’inspection des pièces par rapport aux réflecteurs. C’est ainsi qu’une série de tests a été planifiée avec l’équipe Hexagon locale et un matériel de démonstration.
Lors des essais programmés, les premières mesures exécutées en parallèle avec un réflecteur et le scanning direct n’ont pas donné des résultats concordants. On a attribué cette variabilité à la qualité de la surface, qui était rayée et portait des marques du processus de fabrication en amont. Comme l’équipe locale y voyait plus un problème de variabilité que d’incapacité à atteindre le niveau de précision exigé, elle a demandé de l’aide aux spécialistes des laser trackers chez Hexagon en Suisse, où la gamme Absolute Tracker est conçue et fabriquée.
L’équipe a commencé à mettre au point une série d’expériences durant lesquelles une plaque d’acier brossé était mesurée à diverses distances (entre 2 et 15 mètres) et incidences (0° à 60°) par rapport à l’ATS600. La plaque a d’abord été mesurée avec un réflecteur de 1,5" aux distances et incidences définies, à l’aide de 21 points utilisés pour l’établissement du plan. Le scanning direct réalisé ensuite a présenté la même variabilité que celle constatée par l’équipe locale sur le site du client.
Figure 1. Artefact en acier brossé utilisé pour le test. (à gauche) | Représentation de la grille de mesure utilisée pour créer une valeur moyenne de points. (à droite)
Après avoir étudié le problème, l’équipe a élaboré une nouvelle stratégie de mesure appelée mesure de points de comparaison sur une surface . Le concept revient à réaliser des mesures de points rapprochés formant une grille et à calculer à l’aide de ces résultats une valeur de coordonnée moyenne pour le centre de la grille.
Supposons qu’un objet cible donné nécessite la mesure de 100 points discrets. Les coordonnées de ces points doivent être importées dans le logiciel, et autour de chacun d’entre eux, une grille de points de mesure sans réflecteur, petite mais dense, sera créée automatiquement. Lorsque l’utilisateur clique sur « Mesurer », l’ATS600 scanne chaque point de la grille, puis calcule une valeur moyenne représentant la coordonnée souhaitée. Cette procédure élimine les valeurs aberrantes causées par les rayures du matériau. Le rayon recommandé de la grille se situe entre 4 et 8 millimètres. La plus grande étendue est recommandée pour de plus longues distances de mesure, lorsque le diamètre du faisceau laser augmente.
Les tests étendus effectués par les spécialistes des laser trackers chez Hexagon ont révélé que cette stratégie pouvait fournir une précision deux fois plus grande avec une répétabilité limitée à 10 microns. La nouvelle mesure peut être facilement intégrée par les progiciels de métrologie s’interfaçant avec ATS600. Les clients qui s’intéressent à cette nouvelle stratégie sont invités à contacter l’agence Hexagon locale pour obtenir plus d’informations à ce sujet.
Supposons qu’un objet cible donné nécessite la mesure de 100 points discrets. Les coordonnées de ces points doivent être importées dans le logiciel, et autour de chacun d’entre eux, une grille de points de mesure sans réflecteur, petite mais dense, sera créée automatiquement. Lorsque l’utilisateur clique sur « Mesurer », l’ATS600 scanne chaque point de la grille, puis calcule une valeur moyenne représentant la coordonnée souhaitée. Cette procédure élimine les valeurs aberrantes causées par les rayures du matériau. Le rayon recommandé de la grille se situe entre 4 et 8 millimètres. La plus grande étendue est recommandée pour de plus longues distances de mesure, lorsque le diamètre du faisceau laser augmente.
Précision deux fois plus grande, répétabilité limitée à 10 microns.
Il en résulte une nouvelle stratégie de mesure relativement simple qui offre un haut niveau de précision et de répétabilité, tout en prenant nettement moins de temps qu’une mesure sur réflecteur.Les tests étendus effectués par les spécialistes des laser trackers chez Hexagon ont révélé que cette stratégie pouvait fournir une précision deux fois plus grande avec une répétabilité limitée à 10 microns. La nouvelle mesure peut être facilement intégrée par les progiciels de métrologie s’interfaçant avec ATS600. Les clients qui s’intéressent à cette nouvelle stratégie sont invités à contacter l’agence Hexagon locale pour obtenir plus d’informations à ce sujet.
Figure 2. Résultats de mesure avec un scanning direct de points individuels. (à gauche) | Résultats obtenus en utilisant des grilles de points de 0,5 mm x 0,5 mm comme éléments de comparaison. (à droite)
Sur la base de ces résultats, l’entreprise aéronautique à l’origine de l’étude a investi dans 3 nouveaux ATS600. Comparé à la configuration de mesure et aux flux de mise en température habituels, les contrôles dureront 45 minutes au lieu de 2 heures et demi.
Par ailleurs, le scanning direct garantit la sécurité du personnel, qui n’a plus besoin de travailler en hauteur. Comme l’ATS600 est capable de réaliser des mesures avec et sans réflecteurs, l’entreprise peut continuer à utiliser des réflecteurs pour ses routines automatisées d’assemblage d’aile et mettre en oeuvre le scanning sans contact pour de nouvelles tâches de contrôle sans changer d’équipement.
Par ailleurs, le scanning direct garantit la sécurité du personnel, qui n’a plus besoin de travailler en hauteur. Comme l’ATS600 est capable de réaliser des mesures avec et sans réflecteurs, l’entreprise peut continuer à utiliser des réflecteurs pour ses routines automatisées d’assemblage d’aile et mettre en oeuvre le scanning sans contact pour de nouvelles tâches de contrôle sans changer d’équipement.
